Eliminación de ácidos grasos y grasas en las aguas residuales
por Justin Hall de UW-Steven's Point.
Resumen
La presencia de grasas y aceites (GyA) es una de las principales preocupaciones de las plantas municipales de tratamiento de aguas residuales. La presencia de GyA en los sistemas de tratamiento de aguas residuales puede provocar acumulaciones que pueden causar obstrucciones y un tratamiento ineficaz de las aguas residuales. El punto de entrada de estos GyA puede provenir de numerosas fuentes como; la industria, los restaurantes y los propietarios de viviendas. Independientemente de la fuente, una vez que llega a la instalación de tratamiento puede ser difícil de eliminar.
La presencia de estos GyA, especialmente en condiciones climáticas más frías, puede provocar la formación de flora de aguas residuales menos deseable, como los filamentos Microthrix parvicella y Nocardia. Esto se debe a que las bacterias "buenas" responsables del tratamiento de las aguas residuales tienen dificultades para descomponer las grasas y aceites. Las bacterias filamentosas también pueden ser responsables de la presencia de espuma en los procesos de tratamiento de aguas residuales debido a su capacidad para flotar en la superficie.
El objetivo de este estudio era determinar la eficacia del biocatalizador Qwik-Zyme L (QZL), un aditivo para aguas residuales desarrollado y producido por AquaFix Inc. La adición de QZL, según el etiquetado del producto, ayuda a la eliminación de grasas y aceites de las aguas residuales. Este estudio se desarrolló en el Instituto Wisconsin de Tecnología Sostenible (WIST) de la Universidad de Wisconsin - Stevens Point. Se probaron un total de nueve fuentes diferentes de grasas. Siete procedían de fuentes no animales y dos de productos animales.
En este estudio se comprobó la eliminación de ácidos grasos de muestras de aguas residuales contaminadas durante un periodo de 24 horas. Las aguas residuales a las que se añadió el QZL se compararon con las aguas residuales a las que no se añadió el biocatalizador. El análisis de la pérdida de ácidos grasos tras el periodo de tratamiento indicó que la adición del biocatalizador QZL era eficaz para ayudar en la eliminación de ácidos grasos.
Resultados
Durante el estudio sólo se observaron trazas de ácidos grasos de cadena corta (AGCC). Debido a que no se detectaron niveles cuantificables de AGCC, sus resultados no se enumerarán individualmente.
Los siguientes gráficos ilustran la degradación de los ácidos grasos presentes en las aguas residuales a lo largo de un periodo de 24 horas.
Aceite de canola
Aceite de coco
Aceite de cacahuete
Aceite de sésamo
Crema de afeitar
Aceite de oliva
Aceite vegetal
Grasa de tocino
Grasa láctea
Eliminación de la DQO
Conclusión
En todas las fuentes de grasa probadas, la adición del biocatalizador QZL ayudó a eliminar los ácidos grasos de las aguas residuales. El biocatalizador parece ayudar en la reducción de los ácidos grasos con relativa rapidez, aumentando la tasa de eliminación de ácidos grasos durante las primeras horas de tratamiento.
Las primeras muestras para el análisis de ácidos grasos se tomaron a las cuatro horas de tratamiento. La tabla 12 muestra el porcentaje de eliminación de ácidos grasos en el primer muestreo.
La eficacia del biocatalizador QZL se mantuvo durante todo el tratamiento. Al final del período de tratamiento (aproximadamente 24-28 horas), las concentraciones de ácidos grasos cayeron por debajo de los límites cuantificables en cinco de las nueve fuentes de grasa. La tabla 13 muestra los porcentajes de ácidos grasos totales eliminados al final de cada tratamiento.
Apéndice A - Condiciones experimentales
Las aguas residuales para este estudio se obtuvieron de la instalación municipal de tratamiento de aguas residuales de Stevens Point, Wisconsin. Una vez en el laboratorio, las aguas residuales se "lavaron" para eliminar el exceso de nutrientes. Los detalles de este procedimiento y otros se pueden encontrar en la sección de métodos de este informe.
Se utilizaron reactores MiniBio de Applikon Biotechnology para controlar las condiciones de las aguas residuales, como se indica en la Tabla 14.
Se añadió SmartBOD como fuente de DQO. Se prepararon soluciones de 10.000 mg/L de DQO y se añadieron a las aguas residuales para obtener el objetivo de 400 mg/L de DQO.
La temperatura se vigiló durante el estudio, pero no se controló. La temperatura ambiente del laboratorio donde se realizaron los experimentos suele oscilar entre 19 y 22°C.
El estudio analizó un total de nueve fuentes diferentes de grasas, siete de origen no animal y las dos restantes de origen animal. Se trataba de aceite de oliva, aceite de cacahuete, aceite de canola, crema de afeitar, aceite de coco, aceite vegetal, aceite de sésamo, grasa láctea y grasa de tocino.
Para cada fuente de grasa probada, el biocatalizador QZL se comparó con un blanco, o una muestra de aguas residuales sin biocatalizador añadido, manteniéndose todas las demás condiciones iguales. Cada prueba se realizó por triplicado.
Apéndice B - Métodos de ensayo
En los reactores se analizaron el SMLS, la demanda química de oxígeno (DQO), los ácidos grasos de cadena larga (AGCL) y los ácidos grasos de cadena corta (AGCC). La Tabla 15 enumera los métodos utilizados para cada análisis.
Ácidos grasos de cadena corta
Las muestras para SCFA se filtraron a través de un filtro de membrana de 0,22 µm y se analizaron en un sistema de cromatografía DIONEX ICS-3000 equipado con una columna ICE-AS1.
Ácidos grasos de cadena larga
Se extrajeron 15 mL de agua residual del recipiente del reactor. Esta muestra se lavó 3 veces con 5mL de hexano. Las muestras se centrifugaron entre lavados con hexano. Las fracciones de hexano se recogieron en un tubo separado y se eliminó el hexano.
Una vez eliminado el hexano se añadieron 2,5 mL de ácido sulfúrico al 2,5% en metanol como agente derivatizante. Las muestras se colocaron en una mesa de agitación incubada durante 3 horas a 60°C. Los LCFA se retroextrajeron añadiendo 1 a 2 mL de hexano y agitando en vórtex.
La muestra de LCFA en hexano se procesó en un sistema GC Agilent 7890A equipado con un detector FID y una columna DB-5.
Lavado MLSS
Antes de utilizar el licor mezclado obtenido de la instalación de tratamiento de aguas residuales, se "lavó" para eliminar el exceso de nutrientes. El MLSS se vertió en una probeta graduada de 2L y se dejó sedimentar. Una vez sedimentada, se decantó y se volvió a llenar con agua desionizada. Esto se hizo un total de tres veces.